CC BY
180
W(jю) = кп к1 /(Т1(]Ю)3 +Т2(]ю)2+Тз(]ю) +1) -частотная характеристика линейной части контура.
Последовательность действий та же, что и в предыдущем примере. Инверсная амплитудная характеристика нелинейного элемента и годограф частотной характеристики линейной части системы не пересекаются, что свидетельствует об отсутствии колебаний в системе.
Таким образом, режим колебаний в нелинейных системах зависит от характеристик нелинейных элементов.
УДК 621.311.001.57 И.В. Ткач
Курганский государственный университет
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА FLUIDSIM
Аннотация. В данной статье рассмотрены основные возможности программного пакета FluidSIM, а также приведен пример проектирования и моделирования электропневматической схемы автоматизации.
Ключевые слова: проектирование, моделирование, автоматизация.
I.V. Tkach
Kurgan State University
DESIGN AND SIMULATION OF ELECTRO-PNEUMATIC SYSTEMS ON THE BASIS OF FLUIDSIM SOFTWARE PACKAGE
Abstract. The article describes the main features of FluidSIM software package, as well as gives the example of design and simulation of electro-pneumatic automation circuit.
Keywords: design, simulation, automation. ВВЕДЕНИЕ
Системы электропневмоавтоматики являются одним из основных классов систем промышленной автоматизации. Интеграция электрических и пневматических устройств автоматики играет важную роль в решении многих задач, связанных с разработкой и реализацией современного мехатронного оборудования.
В этих условиях инженеру, занимающемуся проектированием, наладкой и эксплуатацией систем элект-
ропневмоавтоматики, важно знать их структурно-функциональную организацию, технические параметры аппаратных средств, методы автоматизированного проектирования и моделирования указанных систем с использованием инструментального программного обеспечения [1]. Именно к такому программному обеспечению и относится FluidSIM.
1 Назначение программного продукта FluidSIM
Программный пакет FluidSIM предназначен для
моделирования пневматических и электропневматических схем на этапе принятия схемотехнического решения. Моделируемая схема представляется схемой в условных графических обозначениях (символах). Принятые для обозначения символы пневматических и электрических элементов в FluidSIM такие же, как и условные графические обозначения, применяемые при составлении пневматических и электрических схем. Они соответствуют символам DIN, ISO, SAE и ГОСТ. Можно сказать, что данный программный пакет позволяет автоматизировать процесс создания электропневматической схемы и проверять ее работоспособность благодаря реалистичному моделированию. Для того чтобы сделать процесс моделирования более наглядным, создатели данного программного пакета использовали следующий прием: пневматические линии под давлением показываются толстой синей линией, а линии, которые не находятся под давлением, обозначены тонкими черными линиями. Так же выделяются и электрические линии: если по линии протекает ток, то данная линия обозначается толстой красной линией, а если не протекает, то тонкой черной. Так же в процессе разработки пневматической и электрической схем системы FluidSIM проверяет, является ли определенное соединение компонентов допустимым, и в случае нахождения ошибки показывает ее с комментариями.
Программный пакет FluidSIM предназначен для накопления знаний в области пневматики, так как компоненты сопровождаются текстовыми описаниями, фотографиями и анимационными иллюстрациями, поясняющими принцип работы данного компонента [2].
2 Проектирование и моделирование электропневматической схемы
Для того чтобы на примере показать возможности программного пакета FluidSIM, спроектируем, а затем и промоделируем электропневматическую схему, которая является моделью пневматического привода.
Проектируемая электропневматическая схема будет работать по следующему алгоритму: если нажата кнопка Пуск (SB1) и не нажата кнопка Стоп (SB2), то происходит выдвижение штока пневмоцилиндра на расстояние 95 мм. После того как шток выдвинется, происходит задвижение штока на расстояние 5 мм. После того как шток задвинулся, вновь происходит выдвижение штока на расстояние 95 мм и т.д. Данный алгоритм проиллюстрирован на диаграмме состояний, показанной на рисунке 1.
Проектирование электропневматической схемы разобьем две части: проектирование пневматической схемы и проектирование электрической схемы. Для проектирования пневматической схемы из библиоте-
ки выберем следующие элементы: пневматический цилиндр двухстороннего действия, два дросселя с обратными клапанами, 5/2-распределитель, компрессор на 6 Бар и два манометра. Соединив выбранные элементы, мы получим пневматическую схему. После этого приступим к созданию электрической схемы. Для этого, так же как и при проектировании пневматической схемы, из библиотеки выберем необходимые нам элементы, а именно: логический модуль, две шины питания 0 и 24 В, три нормально разомкнутых контакта концевых выключателей, нормально разомкнутую кнопку с фиксацией (кнопка Пуск), нормально замкнутую кнопку с фиксацией (кнопка Стоп) и электромагнит, управляющий пневматическим распределителем. Соединив данные элементы, мы получим электрическую схему, которая является моделью системы управления пневматическим приводом. После этого в логическом модуле, используя основные логические элементы (элемент «И», RS-триггеры), собирается программа (рисунок 2), которая реализует описанный выше алгоритм.
Рисунок 2 - Управляющая программа
Теперь можно приступить к созданию электропневматической схемы. Для этого «свяжем» между собой при помощи меток два элемента: пневматический распределитель и электромагнит, который будет переключать распределитель, то есть управлять им. Делается это очень просто: пневматическому распределителю присваивается метка (в нашем случае YА1), а затем электромагниту присваивается та же самая метка. В итоге получим электропневматическую схему, показанную на рисунке 3.
После того как электропневматическая схема собрана, можно приступить к моделированию. Для этого перейдем в режим моделирования (рисунок 4) и нажмем кнопку Пуск (SB1).
Рисунок 1 - Диаграмма состояний
Рисунок 3 - Электропневматическая схема
60
ВЕСТНИК КГУ, 2015. №1
Рисунок 4 - Электропневматическая схема в режиме моделирования
Из рисунка 4 видно, что линия, соединяющая электромагнит YA1 и шину питания 0В, выделена красной толстой линией, это свидетельствует о том, что через электромагнит будет протекать ток. В результате пневмораспределитель переключится и сжатый воздух из компрессора будет поступать через открытый обратный клапан в поршневую область, что приведет к выдвижению штока пневматического цилиндра. При этом видно, что линия, соединяющая компрессор, пневматический распределитель и поршневую область пневмоцилиндра, показана в виде толстой синей линии, это говорит о том, что данная линия находится под давлением. Воздух из штоковой области будет выходить через регулируемый дроссель в атмосферу. Когда шток пневмоцилиндра выдвинется на расстояние 95 мм, то сработает датчик положения BQ2, что приведет к замыканию контакта концевого выключателя. В результате через электромагнит не будет протекать электрический ток, что приведет к переключению распределителя. При этом шток начнет втягиваться, так как сжатый воздух из компрессора будет поступать через открытый обратный клапан в штоко-вую область пневмоцилиндра, а воздух из поршневой области будет выходить через регулируемый дроссель в атмосферу.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Можно сделать вывод, что программный пакет FluidSIM является простым, но в то же время достаточно функциональным средством для проектирования и моделирования электропневматических схем. Поэтому данный программный продукт эффективно используется специалистами, занимающимися разработкой сложных мехатронных систем. Программный пакет FluidSIM используется кафедрой автоматизации производственных процессов в цикле лабораторных работ по дисциплине «Технические средства автоматизации» при подготовке бакалавров по направлению 220700. Студенты, работая в данном программном
пакете, получают практические навыки в проектировании электропневматических систем. Это позволяет повысить уровень подготовки будущих специалистов в области промышленной автоматизации.
Список литературы
1 URL: http://www.festo-didactic.com.
УДК 621.311.001.57 Д.Ю. Туйков
Курганский государственный университет
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЕ CIROS MECHATRONICS
Аннотация. В данной статье рассмотрены вопросы применения программного пакета CIROS Mechatronics в учебных целях.
Ключевые слова: моделирование, автоматизация.
D. Yu. Tuykov Kurgan State University
SIMULATION OF TECHNOLOGICAL PROCESS AUTOMATION SYSTEMS IN A VIRTUAL ENVIRONMENT
Abstract. The article examines the issues of CIROS Mechatronics software package application with training purposes.
